CN114110614A - 基于双循环流化床锅炉的热解工艺废水处理系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种基于双循环流化床锅炉的热解工艺废水处理系统及方法，属于废水处理领域。通过在目前已有发电系统基础上新增循环流化床热解炉、废水池、废水泵、可进退雾化喷枪、压缩空气罐、第一手动阀和第二手动阀等部件，提供了一种基于目前的发电系统进行废水处理的系统，通过该系统进行热解工艺废水处理，能够简化热解工艺废水处理系统的组成结构，缩短热解工艺废水处理流程，热解工艺废水处理过程中充分利用了循环回循环流化床燃烧炉的热源，能够节省废水处理成本。另外，通过在循环回循环流化床燃烧炉中对热解工艺废水进行焚烧，能够将热解工艺废水中的有机物在高温下转化为无害的H2O、CO2等小分子，同时避免二噁英的生成，不会引发环境问题。

Description

基于双循环流化床锅炉的热解工艺废水处理系统及方法
技术领域
本发明涉及废水处理技术领域，尤其涉及一种基于双循环流化床锅炉的热解工艺废水处理系统及方法。
背景技术
热解工艺废水是指煤热解过程和净化过程产生的原废水，其处理工艺一般包括气浮、沉淀、过滤和萃取等，热解工艺废水经过去除油类、灰渣和酚氨资源回收后，进入后续的生化处理工艺进行处理。热解工艺废水中通常含有一些难处理的有机物。目前处理热解工艺废水的方式通常具有流程长、系统占地面积大、费用高等缺点，而且处理其中的有机物过程中会产生二噁英等引发环境污染问题。
发明内容
为解决目前处理热解工艺废水的方式存在流程长、系统占地面积大、费用高及会引发环境污染问题的技术问题，本发明提供一种基于双循环流化床锅炉的热解工艺废水处理系统及方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
第一方面，提供了一种基于双循环流化床锅炉的热解工艺废水处理系统，其包括循环流化床燃烧炉、旋风分离器、二次风管、循环流化床热解炉、煤气净化冷却装置、煤气储罐、废水池、废水泵、可进退雾化喷枪、压缩空气罐、两个第一手动阀和两个第二手动阀，其中，
所述二次风管插在循环流化床燃烧炉下部的裤衩腿内侧，二次风管的进口与风机连接；循环流化床燃烧炉的烟气出口通过烟道与旋风分离器的烟气入口连接；旋风分离器下部的立管开口通过不锈钢管与循环流化床热解炉的进灰口连接，旋风分离器底部的循环灰出口通过不锈钢管与循环流化床燃烧炉的循环灰进口连接；循环流化床热解炉的半焦出口通过不锈钢管与循环流化床燃烧炉的半焦进口连接；循环流化床热解炉的煤气出口通过不锈钢管与煤气净化冷却装置的煤气进口连接；煤气净化冷却装置的煤气出口通过不锈钢管与煤气储罐入口连接；煤气净化冷却装置的废水出口与废水池入口连接，废水池出口通过不锈钢管与废水泵入口连接，废水泵出口通过不锈钢管与可进退雾化喷枪的废水入口连接；两个第一手动阀分别安装在废水泵入口和出口的不锈钢管上；压缩空气罐的出口A通过不锈钢管与可进退雾化喷枪的密封风接口连接；压缩空气罐的出口B通过不锈钢管与可进退雾化喷枪的吹扫空气接口连接；可进退雾化喷枪插入二次风管的出口处；两个第二手动阀分别安装在密封风不锈钢管和吹扫空气不锈钢管上。
可选地，所述煤气净化冷却装置包括高温电除尘器、急冷塔、余热回收器、煤气冷却器、煤气低温冷却器、电捕焦油器和焦油处理装置，其中：所述高温电除尘器的煤气进口与循环流化床热解炉的煤气出口连接，高温电除尘的煤气出口与急冷塔的煤气进口连接，急冷塔的煤气出口与余热回收器的煤气进口连接，余热回收器的煤气出口与煤气冷却器的煤气进口连接，煤气冷却器的煤气出口与煤气低温冷却器的煤气进口连接，煤气低温冷却器的煤气出口与电捕焦油器的煤气进口连接，电捕焦油器的煤气出口与煤气储罐入口连接，电捕焦油器的焦油出口与焦油处理装置的焦油入口连接，焦油处理装置的废水出口与废水池入口连接。
可选地，所述废水池和可进退雾化喷枪之间的不锈钢管上设置流量调节阀和流量测量元件。
可选地，所述可进退雾化喷枪的外管套接蒸汽管路，所述蒸汽管路由循环流化床燃烧炉的蒸汽管路接入。
第二方面，提供了一种基于双循环流化床锅炉的热解工艺废水处理方法，所述热解工艺废水处理方法采用第一方面所述的基于双循环流化床锅炉的热解工艺废水处理系统，其包括：
S1，循环流化床燃烧炉产生的高温烟气在旋风分离器中进行气固分离后，高温循环灰颗粒进入循环流化床热解炉，在循环流化床热解炉中与煤炭混合后进行热解；
S2，循环流化床热解炉热解产生的高温煤气经煤气净化冷却装置进行净化和冷却；
S3，冷却后的煤气进入煤气储罐进行存储，冷却产生的焦油和废水进入废水池；
S4，废水池中的废水在废水泵的作用下进入可进退雾化喷枪进行雾化，雾化后的废水进入循环流化床燃烧炉，在850℃下停留3s完成焚烧。
可选地，所述循环流化床热解炉的热解温度为670-680℃，压力为2kPa。
可选地，所述S2，循环流化床热解炉热解产生的高温煤气经煤气净化冷却装置进行净化和冷却，包括：
S21，循环流化床热解炉热解产生的高温煤气进入高温电除尘器进行除尘，所述高温电除尘器的运行温度为525℃，压力为-0.3KPa；
S22，除尘后的高温煤气依次进入急冷塔、余热回收器、煤气冷却器和煤气低温冷却器降温，降温后的煤气进入电捕焦油器；
S23，电捕焦油器除去降温后的煤气中的部分焦油；
S24，电捕焦油器处理后的煤气进入煤气储罐进行存储，产生的焦油和废水进入焦油处理装置进行油水分离，分离后的废水进入废水池。
可选地，所述急冷塔采用直接冷却方式，在开机和事故状态启用，运行正常时为高温煤气通道；
所述余热回收器采用间接冷却方式降低煤气温度，压力为4.2MPa，出口煤气温度为150℃；
所述煤气冷却器采用间接冷却方式降低煤气温度，压力0.5MPa，出口煤气温度为55℃；
所述煤气低温冷却器采用间接冷却方式降低煤气温度，压力0.5MPa，出口煤气温度为40℃；
所述电捕焦油器的温度为40-45℃，压力为3.3KPa。
可选地，所述废水池中的废水在废水泵的作用下还进入急冷塔和煤气冷却器，作为急冷塔和煤气冷却器的喷淋用水。
可选地，所述循环流化床燃烧炉所用原料煤中含有氢氧化钙和碳酸钙。
本发明的有益效果是：
通过在目前已有发电系统基础上新增循环流化床热解炉、废水池、废水泵、可进退雾化喷枪、压缩空气罐、第一手动阀和第二手动阀等部件，提供了一种基于目前的发电系统进行废水处理的系统，通过该系统进行热解工艺废水处理，能够简化热解工艺废水处理系统的组成结构，缩短热解工艺废水处理流程，热解工艺废水处理过程中充分利用了循环回循环流化床燃烧炉的热源，能够节省废水处理成本。另外，通过在循环回循环流化床燃烧炉中对热解工艺废水进行焚烧，能够将热解工艺废水中的有机物在高温下转化为无害的H2O、CO2等小分子，同时避免二噁英的生成，不会引发环境问题。
附图说明
图1是本发明的系统组成示意图。
图2是图1中煤气净化冷却装置的组成结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图和实施例对本发明作进一步地详细描述。
如图1所示，本实施例中的基于双循环流化床锅炉的热解工艺废水处理系统，其包括循环流化床燃烧炉1、旋风分离器2、二次风管3、循环流化床热解炉4、煤气净化冷却装置5、煤气储罐6、废水池7、废水泵8、可进退雾化喷枪9、压缩空气罐10、两个第一手动阀11和两个第二手动阀12，其中，所述二次风管3插在循环流化床燃烧炉1下部的裤衩腿内侧，二次风管的进口与风机连接；循环流化床燃烧炉1的烟气出口通过烟道与旋风分离器2的烟气入口连接；旋风分离器2下部的立管开口通过不锈钢管与循环流化床热解炉4的进灰口连接，旋风分离器2底部的循环灰出口通过不锈钢管与循环流化床燃烧炉1的循环灰进口连接；循环流化床热解炉4的半焦出口通过不锈钢管与循环流化床燃烧炉1的半焦进口连接；循环流化床热解炉4的煤气出口通过不锈钢管与煤气净化冷却装置5的煤气进口连接；煤气净化冷却装置5的煤气出口通过不锈钢管与煤气储罐6入口连接；煤气净化冷却装置5的废水出口与废水池7入口连接，废水池7出口通过不锈钢管与废水泵8入口连接，废水泵8出口通过不锈钢管与可进退雾化喷枪9的废水入口连接；两个第一手动阀11分别安装在废水泵8入口和出口的不锈钢管上；压缩空气罐10的出口A通过不锈钢管与可进退雾化喷枪9的密封风接口连接；压缩空气罐10的出口B通过不锈钢管与可进退雾化喷枪9的吹扫空气接口连接；可进退雾化喷枪9插入二次风管3的出口处；两个第二手动阀12分别安装在密封风不锈钢管和吹扫空气不锈钢管上。
可选地，如图2所示，所述煤气净化冷却装置5包括高温电除尘器13、急冷塔14、余热回收器15、煤气冷却器16、煤气低温冷却器17、电捕焦油器18和焦油处理装置19，其中：所述高温电除尘器13的煤气进口与循环流化床热解炉4的煤气出口连接，高温电除尘13的煤气出口与急冷塔14的煤气进口连接，急冷塔14的煤气出口与余热回收器15的煤气进口连接，余热回收器15的煤气出口与煤气冷却器16的煤气进口连接，煤气冷却器16的煤气出口与煤气低温冷却器17的煤气进口连接，煤气低温冷却器17的煤气出口与电捕焦油器18的煤气进口连接，电捕焦油器18的煤气出口与煤气储罐6入口连接，电捕焦油器18的焦油出口与焦油处理装置19的焦油入口连接，焦油处理装置19的废水出口与废水池7入口连接。
可选地，所述废水池7和可进退雾化喷枪9之间的不锈钢管上设置流量调节阀和流量测量元件。
可选地，所述可进退雾化喷枪9的外管套接蒸汽管路，所述蒸汽管路由循环流化床燃烧炉1的蒸汽管路接入。
上述基于双循环流化床锅炉的热解工艺废水处理系统，在进行热解工艺废水处理时，可以包括如下步骤：
S1，循环流化床燃烧炉1产生的高温烟气在旋风分离器2中进行气固分离后，高温循环灰颗粒进入循环流化床热解炉4，在循环流化床热解炉4中与煤炭混合后进行热解。
S2，循环流化床热解炉4热解产生的高温煤气经煤气净化冷却装置5进行净化和冷却。
可选地，所述S2，循环流化床热解炉4热解产生的高温煤气经煤气净化冷却装置5进行净化和冷却，包括：
S21，循环流化床热解炉4热解产生的高温煤气进入高温电除尘器13进行除尘，所述高温电除尘器13的运行温度为525℃，压力为-0.3KPa，保证高温电除尘器13进口高温煤气含尘量的情况下出口高温煤气的含尘量低于150mg/Nm3，除尘效率达到98％以上。
S22，除尘后的高温煤气依次进入急冷塔14、余热回收器15、煤气冷却器16和煤气低温冷却器17降温，降温后的煤气进入电捕焦油器18。
S23，电捕焦油器18除去降温后的煤气中的部分焦油。
S24，电捕焦油器18处理后的煤气进入煤气储罐6进行存储，产生的焦油和废水进入焦油处理装置19进行油水分离，分离后的废水进入废水池7。
可选地，所述急冷塔14采用直接冷却方式，在开机和事故状态启用，运行正常时为高温煤气通道；所述余热回收器15采用间接冷却方式降低煤气温度，压力为4.2MPa，出口煤气温度为150℃；所述煤气冷却器16采用间接冷却方式降低煤气温度，压力0.5MPa，出口煤气温度为55℃；所述煤气低温冷却器17采用间接冷却方式降低煤气温度，压力0.5MPa，出口煤气温度为40℃；所述电捕焦油器18的温度为40-45℃，压力为3.3KPa。
S3，冷却后的煤气进入煤气储罐6进行存储，冷却产生的焦油和废水进入废水池7。
S4，废水池7中的废水在废水泵8的作用下进入可进退雾化喷枪9进行雾化，雾化后的废水进入循环流化床燃烧炉1，在850℃下停留3s完成焚烧。所述焚烧温度为850℃，可以防止二噁英的生成。所述停留时间为3s，可以将废水完全燃烧。
可选地，所述循环流化床热解炉4的热解温度为670-680℃，压力为2kPa。
可选地，所述废水池7中的废水在废水泵8的作用下还进入急冷塔14和煤气冷却器16，作为急冷塔14和煤气冷却器16的喷淋用水。
本发明中所述废水来源包括煤热解产生水，蒸汽进入系统产生水和喷淋产生废水。具体为：(1)煤热解产生水为原料煤中所含内水，在热解过程中生成水蒸汽，后续降温分离过程中成为水。(2)蒸汽进入系统产生水，包括高温电除尘器13中保护所用蒸汽，此蒸汽直接与热解气接触，后续降温分离过程中生成水。(3)喷淋产生废水包括急冷塔14在开车过程中冷却热解气所用水，此水与热解气直接接触后续降温分离过程中生成水。
可选地，所述循环流化床燃烧炉1所用原料煤中含有氢氧化钙和碳酸钙，以降低废水焚烧生成钠盐的板结。
进一步地，所述循环流化床热解炉4产生的高温烟气也可以循环回循环流化床燃烧炉1，以在循环流化床燃烧炉1低负荷时，提高循环流化床燃烧炉1内温度，使其满足燃烧条件。所述循环流化床燃烧炉1中所用的燃料气为循环流化床热解炉4热解产生气体经过处理的不含S、N等污染物的清洁能源。
本发明实施例在目前发电系统的基础上，通过新增循环流化床热解炉4、废水池7、废水泵8、可进退雾化喷枪9、压缩空气罐10、第一手动阀11和第二手动阀12等，提供了一种基于目前的发电系统进行废水处理的系统，通过该系统进行热解工艺废水处理，能够简化热解工艺废水处理系统的组成结构，缩短热解工艺废水处理流程，热解工艺废水处理过程中充分利用了循环回循环流化床燃烧炉1的热源，能够节省废水处理成本。另外，通过在循环回循环流化床燃烧炉1中对热解工艺废水进行焚烧，能够将热解工艺废水中的有机物在高温下转化为无害的H2O、CO2等小分子，同时避免二噁英的生成，焚烧产生的热量又可以用于热量回收发电。因此，本发明提供的系统和方法是一种使热解工艺废水真正实现减量化、无害化和资源化的处理技术。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于双循环流化床锅炉的热解工艺废水处理系统，其特征在于，包括循环流化床燃烧炉(1)、旋风分离器(2)、二次风管(3)、循环流化床热解炉(4)、煤气净化冷却装置(5)、煤气储罐(6)、废水池(7)、废水泵(8)、可进退雾化喷枪(9)、压缩空气罐(10)、两个第一手动阀(11)和两个第二手动阀(12)，其中，
所述二次风管(3)插在循环流化床燃烧炉(1)下部的裤衩腿内侧，二次风管的进口与风机连接；循环流化床燃烧炉(1)的烟气出口通过烟道与旋风分离器(2)的烟气入口连接；旋风分离器(2)下部的立管开口通过不锈钢管与循环流化床热解炉(4)的进灰口连接，旋风分离器(2)底部的循环灰出口通过不锈钢管与循环流化床燃烧炉(1)的循环灰进口连接；循环流化床热解炉(4)的半焦出口通过不锈钢管与循环流化床燃烧炉(1)的半焦进口连接；循环流化床热解炉(4)的煤气出口通过不锈钢管与煤气净化冷却装置(5)的煤气进口连接；煤气净化冷却装置(5)的煤气出口通过不锈钢管与煤气储罐(6)入口连接；煤气净化冷却装置(5)的废水出口与废水池(7)入口连接，废水池(7)出口通过不锈钢管与废水泵(8)入口连接，废水泵(8)出口通过不锈钢管与可进退雾化喷枪(9)的废水入口连接；两个第一手动阀(11)分别安装在废水泵(8)入口和出口的不锈钢管上；压缩空气罐(10)的出口A通过不锈钢管与可进退雾化喷枪(9)的密封风接口连接；压缩空气罐(10)的出口B通过不锈钢管与可进退雾化喷枪(9)的吹扫空气接口连接；可进退雾化喷枪(9)插入二次风管(3)的出口处；两个第二手动阀(12)分别安装在密封风不锈钢管和吹扫空气不锈钢管上。
2.根据权利要求1所述的基于双循环流化床锅炉的热解工艺废水处理系统，其特征在于，所述煤气净化冷却装置(5)包括高温电除尘器(13)、急冷塔(14)、余热回收器(15)、煤气冷却器(16)、煤气低温冷却器(17)、电捕焦油器(18)和焦油处理装置(19)，其中：所述高温电除尘器(13)的煤气进口与循环流化床热解炉(4)的煤气出口连接，高温电除尘(13)的煤气出口与急冷塔(14)的煤气进口连接，急冷塔(14)的煤气出口与余热回收器(15)的煤气进口连接，余热回收器(15)的煤气出口与煤气冷却器(16)的煤气进口连接，煤气冷却器(16)的煤气出口与煤气低温冷却器(17)的煤气进口连接，煤气低温冷却器(17)的煤气出口与电捕焦油器(18)的煤气进口连接，电捕焦油器(18)的煤气出口与煤气储罐(6)入口连接，电捕焦油器(18)的焦油出口与焦油处理装置(19)的焦油入口连接，焦油处理装置(19)的废水出口与废水池(7)入口连接。
3.根据权利要求1所述的基于双循环流化床锅炉的热解工艺废水处理系统，其特征在于，所述废水池(7)和可进退雾化喷枪(9)之间的不锈钢管上设置流量调节阀和流量测量元件。
4.根据权利要求1所述的基于双循环流化床锅炉的热解工艺废水处理系统，其特征在于，所述可进退雾化喷枪(9)的外管套接蒸汽管路，所述蒸汽管路由循环流化床燃烧炉(1)的蒸汽管路接入。
5.一种基于双循环流化床锅炉的热解工艺废水处理方法，所述热解工艺废水处理方法采用权利要求1至4中任一权利要求所述的基于双循环流化床锅炉的热解工艺废水处理系统，其特征在于，包括：
S1，循环流化床燃烧炉(1)产生的高温烟气在旋风分离器(2)中进行气固分离后，高温循环灰颗粒进入循环流化床热解炉(4)，在循环流化床热解炉(4)中与煤炭混合后进行热解；
S2，循环流化床热解炉(4)热解产生的高温煤气经煤气净化冷却装置(5)进行净化和冷却；
S3，冷却后的煤气进入煤气储罐(6)进行存储，冷却产生的焦油和废水进入废水池(7)；
S4，废水池(7)中的废水在废水泵(8)的作用下进入可进退雾化喷枪(9)进行雾化，雾化后的废水进入循环流化床燃烧炉(1)，在850℃下停留3s完成焚烧。
6.根据权利要求5所述的热解工艺废水处理方法，其特征在于，所述循环流化床热解炉(4)的热解温度为670-680℃，压力为2kPa。
7.根据权利要求5所述的热解工艺废水处理方法，其特征在于，所述S2，循环流化床热解炉(4)热解产生的高温煤气经煤气净化冷却装置(5)进行净化和冷却，包括：
S21，循环流化床热解炉(4)热解产生的高温煤气进入高温电除尘器(13)进行除尘，所述高温电除尘器(13)的运行温度为525℃，压力为-0.3KPa；
S22，除尘后的高温煤气依次进入急冷塔(14)、余热回收器(15)、煤气冷却器(16)和煤气低温冷却器(17)降温，降温后的煤气进入电捕焦油器(18)；
S23，电捕焦油器(18)除去降温后的煤气中的部分焦油；
S24，电捕焦油器(18)处理后的煤气进入煤气储罐(6)进行存储，产生的焦油和废水进入焦油处理装置(19)进行油水分离，分离后的废水进入废水池(7)。
8.根据权利要求7所述的热解工艺废水处理方法，其特征在于，
所述急冷塔(14)采用直接冷却方式，在开机和事故状态启用，运行正常时为高温煤气通道；
所述余热回收器(15)采用间接冷却方式降低煤气温度，压力为4.2MPa，出口煤气温度为150℃；
所述煤气冷却器(16)采用间接冷却方式降低煤气温度，压力0.5MPa，出口煤气温度为55℃；
所述煤气低温冷却器(17)采用间接冷却方式降低煤气温度，压力0.5MPa，出口煤气温度为40℃；
所述电捕焦油器(18)的温度为40-45℃，压力为3.3KPa。
9.根据权利要求7所述的热解工艺废水处理方法，其特征在于，所述废水池(7)中的废水在废水泵(8)的作用下还进入急冷塔(14)和煤气冷却器(16)，作为急冷塔(14)和煤气冷却器(16)的喷淋用水。
10.根据权利要求5所述的热解工艺废水处理方法，其特征在于，所述循环流化床燃烧炉(1)所用原料煤中含有氢氧化钙和碳酸钙。
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